On push-forward representations in the standard gyrokinetic model

標準ジャイロ運動論モデルにおける押し出し表現について

宮戸 直亮; 矢木 雅敏; Scott, B. D.*

Miyato, Naoaki; Yagi, Masatoshi; Scott, B. D.*

標準ジャイロ運動論モデルでは2つの形式的に異なる流体モーメントの押し出し表現を考えることができる。従来から用いられている表現ではジャイロ中心変換に関係する部分がジャイロ中心分布関数の引き戻し表現として現れる。これはジャイロ中心変換を生成するスカラー関数を含むが、通常、その最低次の解しか用いない。これは分極項を含むスカラー流体モーメントの押し出し表現を具体的に求めるときも同様である。しかしながら、分極ドリフトによる粒子フラックスなど有限ラーマ-半径効果による項を含む粒子フラックスの押し出し表現を導くためには、通常よりも高次の解が必要になる。一方、ジャイロ中心部分と案内中心部分が統合され、分布関数の押し出し表現が出てこないもう一つの表現を用いると、最低次の解で十分である。

Two representations of fluid moments, which are called push-forward representations, are compared in the standard electrostatic gyrokinetic model. In the conventional representation the gyro-center part appears as the pull-back transformation of the gyro-center distribution function which contains scalar functions generating the gyro-center transformation. Usually only the lowest order solution of the generating function at first order is considered. This is true in explicitly deriving representations of scalar fluid moments with polarization terms. However, higher-order solutions are needed to derive finite Larmor radius terms of particle flux including the polarization flux from the conventional representation. On the other hand, the lowest order solution is sufficient for the other representation in which the gyro-center part is combined with the guiding-center one and the pull-back transformation of the distribution function does not appear.